PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI JARINGAN SENSOR NIRKABEL

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014) Yogyakarta, 15 Maret 2014

ISSN: 2089-9813

PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI JARINGAN SENSOR NIRKABEL Banu Santoso1, I Wayan Mustika2, Sri Suning Kusumawardani3 1,2,3 Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi UGM Jl. Grafika 2 Fakultas Teknik Yogyakarta 55281, Indonesia E-mail: [email protected], wmustika@ ugm.ac.id2, [email protected] ABSTRAK Sering dijumpai beberapa alat listrik yang masih tetap hidup walaupun tidak dipakai, selain suatu pemborosan juga memperpendek umur pakai alat-alat listrik. Oleh karena itu diperlukan pengontrolan otomatisasi terhadap pengoperasian alat-alat listrik dengan menempatkan penyebaran beberapa sensor dan actuator yang berfungsi sebagai pengindra dan monitoring kapan alat-alat listrik tersebut beroperasi serta dapat dikontrol dari setiap node. Pengembangan sistem ini berbasis Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN) dengan metode Scheduling saat transmisi data dari node-node sensor ke node koordinator dan Scheduling pada setiap masingmasing node dengan pengaturan di module RealTime Clock (RTC) untuk penjadwalan kapan perangkat alat-alat listrik bisa diaktifkan atau dinonaktifkan. Dengan metode ini bermanfaat bagi masyarakat pengguna listrik pada umumnya dalam monitoring dan pengontrol penghematan energi listrik secara terus menerus serta bermanfaat juga bagi petugas PLN dalam akurasi pembacaan KWH Meter. Hasil monitoring tersebut akan memberikan informasi tentang pemakaian tagihan listrik kepada pengguna melalui Short Message Service (SMS) gateway. Sehingga pengguna dapat dengan mudah memahami pola penggunaan listrik dan menyesuaikan kebiasaan perilaku dalam penggunaan listrik untuk mengurangi konsumsi dan biaya energi listrik. It is often encountered that some of electrical appliances are still on although it is not used. It can waste the energy and shorten the lifespan of these appliances. Therefore, it is necessary to make a system that can monitor the operation of these appliances automatically. The system distributes some sensors and actuators that serve as sensing tool and can be controlled from any node. The development of this system based on Wireless Sensor and Actuator Networks ( WSAN ) with scheduling method and Real Time Clock module setting for scheduling when the electrical appliances can be turned on or off. This method can save the energy and also beneficial for PLN officers to read the KWH meter accurately. The monitoring results will provide information about the use of electricity bills to the user via Short Message Service ( SMS ) gateway . So that users can easily understand the usage patterns of electric and adjust behavioral habits in the use of electricity to reduce electricity consumption and energy costs . Kata Kunci: WSAN, Scheduling, RTC, SMS Gateway yang melonjak sebagai akibat pemborosan daya listrik. Semua itu perlu adanya sinergi antara pemerintah dan masyarakat dalam mensukseskan kampanye hemat listrik. Pelanggan juga mengeluhkan akan kesalahankesalahan dari pencatatan KWH meteran listrik yang dilakukan oleh petugas PLN, sehingga merasa dirugikan karena harus membayar tagihan listrik yang lebih. Hal ini disebabkan masih manualnya dalam input data pembacaan KWH meter oleh petugas PLN, sehingga akurasi pembacaan KWH meter menjadi tidak valid, akibatnya tagihan listrik pelanggan tidak sesuai dengan kebutuhan listrik yang dialami pelanggan setiap bulannya. Hal-hal di atas menimbulkan tantangan yaitu bagaimana mengontrol otomatisasi terhadap pengoperasian alat-alat listrik dengan menempatkan penyebaran beberapa sensor dan actuator yang berfungsi sebagai pengindra dan memonitor kapan alat-alat listrik tersebut beroperasi serta dapat di kontrol dari jarak jauh dengan mengimplementasikan teknologi wireless sensor and actuator network (WSAN).

1.

PENDAHULUAN Kenaikan Tarif Dasar Listrik (TDL) tahun 2013 (“PLN,” 2013) telah ditetapkan Pemerintah per tanggal 1 Januari 2013 untuk pelanggan diatas 1300 VA dari seluruh golongan tarif. Hal ini menyebabkan banyaknya pelanggan rumah tangga maupun industri mengeluhkan akan kenaikan TDL tersebut. Kalangan industri mengkhawatirkan akan terjadi lonjakan biaya produksi, pengurangan / PHK karyawan bahkan akan tutup produksi bila tidak bisa menaikkan harga jual barang yang diproduksi, sedangkan bagi pelanggan rumah tangga juga terjadi kepanikan akan kenaikan TDL tersebut. Selain itu, harga kebutuhan pokok dan penambahan biaya hidup semakin meningkat. Oleh karena itu, kampanye hemat listrik yang telah dicanangkan oleh Pemerintah perlu dilakukan evaluasi baik di kalangan instansi pemerintah maupun masyarakat. Masih banyaknya penerangan lampu, AC, televisi dan fasilitas lain yang membutuhkan daya listrik di berbagai tempat sering digunakan secara berlebihan (“ListrikIndonesia,” 2013). Akhirnya terjadi pembengkakan biaya operasional atau tagihan listrik 529


Manfaatnya yang dirasakan selain bagi masyarakat pengguna listrik dalam memonitor dan pengontrol penghematan energi listrik secara terus menerus, juga bagi petugas PLN dalam akurasi pembacaan KWH Meter. Hasil monitoring tersebut akan memberikan informasi tentang pemakaian tagihan listrik kepada pengguna melalui perangkat bergerak. Melalui pesan singkat tersebut pengguna dapat dengan mudah memahami pola penggunaan listrik dan menyesuaikan kebiasaan perilaku dalam penggunaan listrik untuk mengurangi konsumsi dan biaya energi listrik.

ISSN: 2089-9813

sebagian besar waktu di suatu ruangan. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan kesimpulan bahwa metode LBLC dapat mengefisiensikan energi dengan mengoptimalkan sensor jaringan di lingkungan smart home. Metode ini lebih khusus mengumpulkan informasi lokasi dari jaringan atau eksternal di luar jaringan yang dapat digunakan untuk mengoptimalkan daya konsumsi jaringan sensor. Penelitian yang dilakukan oleh (Islam, Shen, & Wang, 2012), melakukan survei penelitian dengan menguraikan permasalahan yang berkaitan dengan keamanan, privasi serta solusi standar yang digunakan untuk menangani berbagai serangan dan ancaman pada jaringan sensor nirkabel di lingkungan smart home. Permasalahan yang menarik untuk penelitian di masa depan, khususnya bagi menangani masalah privasi dan pertimbangan hukum lainnya mengenai data pribadi. Di sisi lain, Algoritme kriptografi tradisional yang kompleks (misalnya, kriptografi kunci public) yang tampaknya efektif menangani masalah-masalah keamanan, tetapi tidak cocok untuk sensor dengan daya dan kemampuan komputasi yang lebih rendah. Dengan demikian, penelitian di masa depan dalam arah ini dapat mengembangkan protokol baru yang mampu dan efektif dalam memecahkan sebagian besar masalah keamanan dan privasi. Penelitian yang dilakukan oleh (Huiyong, Jingyang, & Min, 2013), melakukan penelitian dengan mengintegrasikan WSN dan pelayanan robot (sebagai mobile node) menjadi aplikasi smart home. Integrasi sistem WSN dan robot di smart home memiliki dua manfaat. Pertama, pelayanan robot dapat dianggap sebagai mobile node yang memberikan informasi sensor tambahan untuk meningkatkan konektivitas dan mengumpulkan informasi dari node sensor statis. Kemudian yang kedua, WSN dapat dianggap sebagai perpanjangan dari kemampuan sensoris dari robot dan dapat menyediakan lingkungan yang cerdas untuk robot. Pada penelitian ini menjelaskan arsitektur dan pelaksanaan lingkungan pintar dengan WSN dan pelayanan robot, dimana server rumah bertindak sebagai kolaborator cerdas antara pelayanan robot (mobile node) dan lingkungan. Tujuan dari proyek penelitian ini adalah untuk menunjukkan kegunaan dari pelayanan robot dalam kehidupan sehari-hari dengan membangun lingkungan cerdas untuk pelayanan robot. Upaya ini diharapkan untuk memungkinkan manusia untuk fokus pada tugastugas penting dan membebaskan diri dari tugas sehari-hari yang tidak menyenangkan dengan bantuan pelayanan robot. Berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya ada beberapa cara yang dilakukan untuk menciptakan lingkungan smart home dalam monitoring pemakaian dan penghematan energi listrik. Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN), Module Xbee Pro dan Mikrokontroler

2.

TINJAUAN PUSTAKA Penelitian dilakukan oleh (Pensas & Vanhala, 2010), melakukan penelitian dengan menggunakan protokol EPIS (Efficient Protocol for Intelligent Spaces) untuk menangani interkoneksi dan interoperabilitas sensor/ actuator agar lebih dinamis dalam penerapannya di rumah pintar. Penelitian ini menjelaskan tentang arsitektur implementasi middleware pada sebuah sistem Wireless Sensor Network (WSN) yang diintegrasikan dengan sistem yang menggunakan koneksi kabel. Penelitian yang dilakukan oleh (Erwin, 2010), melakukan penelitian dengan merancang Home Automation System (HAS) untuk mengontrol peralatan listrik khususnya pencahayaan dan suhu, dengan menganalisis posisi (tinggi/ jarak) node sensor terhadap packet loss dan konsumsi arus pada node sensor. Kondisi node sensor yang lebih dekat dengan gateway memiliki konsumsi arus yang cukup besar dibandingkan dengan node sensor lainnya, hal ini dikarenakan menerima beban kerja lebih berat dari node sensor lainnya yaitu mengambil data sensing, menerima data dari node tetangganya berupa data sensing node lain serta mengirimkan ke gateway. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan kesimpulan bahwa posisi dan jarak sensor sangat berpengaruh pada penerimaan data sensing yang berkaitan dengan kualitas jaringan dan untuk mencegah packet loss. Sedangkan jumlah hop juga dibatasi untuk menghemat penggunaan energi baterai sehingga umur pemantauan bisa lebih lama serta memperpendek delay time. Penelitian yang dilakukan oleh (Pensas, Valtonen, & Vanhala, 2011), melakukan penelitian dengan menggunakan metode Location Based Latency Control (LBLC) untuk mengurangi konsumsi energi jaringan WSN dengan mengoptimalkan trade-off latensi-energi di smart home. Metode ini menggunakan informasi keberadaan lokasi pengguna di suatu ruangan yang merupakan input kontrol latensi jaringan. Hasil penelitian menunjukkan kehadiran pengguna di lingkungan smart home atau di suatu ruangan mempengaruhi efisiensi konsumsi energi jaringan WSN. Penghematan energi relatif berbeda pada setiap node di suatu ruangan, hal ini dikarenakan kebiasaan perilaku pengguna menghabiskan 530


Arduino Uno menjadi salah satu alternatif yang digunakan dalam menciptakan lingkungan smart home.

ISSN: 2089-9813

a.

Resource energi yang terbatas, sehingga perlu di manage dalam mengkonsumsi energinya; b. topologi jaringan yang bersifat dinamis dengan menyesuaikan kondisi node; c. biaya produksi yang rendah dengan perawatan dan penyebaran node yang mudah; d. kemampuan untuk di kontrol dan memonitor; e. penyebaran node dalam skala besar; f. komunikasi data yang bersifat antar hop atau broadcast. Keuntungan dalam penggunaan Wireless Sensor Network (WSN) dibandingkan wired sensor diantaranya adalah : (Dargie et al., 2010) a. Bersifat Simpel, praktis atau ringkas karena tidak perlu ada instalasi kabel yang rumit (wireless) dan dalam kondisi geografi tertentu sangat menguntungkan dibanding wireless sensor network (WSN). b. Sensor menjadi bersifat mobile, artinya pada suatu saat dimungkinkan untuk memindahkan sensor untuk mendapat pengukuran yang lebih tepat tanpa harus khawatir mengubah desain ruangan maupun susunan kabel ruangan. Sedangkan kerugian dalam penggunaan WSN dibandingkan wired sensor diantaranya adalah : (Dargie et al., 2010) a. Beban atau Load yang lebih tinggi dibanding wired sensor, menjadikan data rate WSN menjadi lebih rendah. b. Semakin banyak sensor semakin besar collision domain, menjadikan sisi keamanan WSN menjadi semakin rendah, dan transfer rate WSN semakin menurun lagi. c. Adanya maintenance rutin untuk mengganti baterai yang telah habis pada WSN.

2.1

Wireless Sensor Network Wireless Sensor Network (WSN) merupakan suatu set perangkat terdistribusi yang mandiri (node) yang saling berhubungan secara wireless dan kooperatif menggunakan sensor untuk memantau fisik atau kondisi lingkungan seperti suhu, suara, getaran, tekanan, dan gerakan atau kontaminan pada parameter kontrol tertentu. Perkembangan WSN bermula dari kebutuhan di bidang militer seperti memonitor pada saat perang di medan perang, namun perkembangan WSN sekarang telah banyak digunakan untuk kemudahan masyarakat sipil, mencakup pengontrolan dan monitoring proses dalam industri, kesehatan, kondisi lingkungan, smart home dan pengaturan traffic light. Penambahan beberapa node sensor pada WSN dilengkapi dengan radio transceiver, microcontroller kecil dan baterai. Ukuran node sensor relatif kecil bisa mencapai ukuran kotak korek api hingga seukuran debu. Aplikasi dan pemanfaatan dari WSN pada umumnya, banyak digunakan untuk monitoring, tracking dan controlling. Pada area monitoring, node sensor WSN disebarkan secara merata di suatu area atau daerah untuk mengamati suatu anomali pada fenomena tertentu. Ketika node sensor mendeteksi anomali pada fenomena tersebut diantaranya panas, gerakan, suara, getaran, medan elektronik dan lain-lain pada area atau daerah yang di monitoring akan dilaporkan ke salah satu base stations atau sink untuk selanjutnya dilakukan aksi-aksi tertentu seperti pengendalian sistem dengan actuator melalui microcontroller, pengiriman pesan melalui internet atau perangkat bergerak dan lain-lain. Aplikasi WSN pada pengawasan lingkungan (environmental monitoring) cenderung digunakan pada pengamatan gejala-gejala alam yang memiliki mode periodik aktif dan lebih singkat. Gambar 1 menjelaskan tentang model wireless sensor network (WSN) (Dargie, Poellabauer, & Wiley InterScience (Online service), 2010).

2.2

Zigbee Dalam pengoperasian Zigbee (ZigBee, 2013) terletak pada Layer dua OSI (Open System Interconnection) dengan menggunakan standar komunikasi wireless IEEE 802.15.4. Zigbee merupakan salah satu dari protokol-protokol pada WPAN (Wireless Personal Area Networks) yang menggunakan gelombang radio (RF). Protokol ini bekerja pada data rate yang rendah, baterai yang bisa tahan lama dan koneksi jaringan yang aman. Suatu device yang menggunakan protokol ini, dapat terhubung dengan baik pada radius maksimal sepuluh meter sampai seratus meter dalam kondisi line-of-sight dan dengan data rate sebesar 250 Kbit/s dengan alat lainnya. Gambar 2 berikut ini adalah contoh produk module Xbee yang mendukung protokol Zigbee atau standar IEEE 802.15.4. Perangkat Zigbee dapat di konfigurasi menjadi tiga jenis radio, diantaranya adalah: (Faludi, 2010)

Gambar 1. Wireless Sensor Network Beberapa karakteristik yang terdapat pada wireless sensor network antara lain: (Karl, 2007) 531


a.

ISSN: 2089-9813

Koordinator Zigbee, yakni node Zigbee yang bertanggung jawab untuk membentuk jaringan, membagi-bagikan alamat dan mengelola fungsi lainnya dalam mendefinisikan jaringan. Bahwa setiap jaringan Zigbee selalu memiliki perangkat koordinator tunggal, dan tidak memiliki lebih dari satu.

Konfigurasi Mesh meletakkan node router di samping node koordinator. Node koordinator bertindak sebagai pengelola jaringan, dan dapat me-route pesan. Berbagai node End device dapat diletakkan pada setiap node router atau node koordinator.

Gambar 3. Topologi Pair, Star, Mesh, dan Cluster tree WSN (Faludi, 2010)

Gambar 2. Module Xbee (Faludi, 2010) b.

Router Zigbee, yakni node Zigbee yang memiliki fitur lengkap. Hal ini dapat bergabung dengan jaringan yang ada, mengirim data, menerima data, dan mengarahkan data. Node ini bertindak sebagai perantara antara node yang satu ke node yang lain yang terhubung terlalu jauh untuk menyampaikan data. Dalam sebuah jaringan memiliki beberapa node radio router Zigbee yang selalu dihidupkan sepanjang waktu. c. End Device Zigbee, yakni node Zigbee yang berfungsi untuk menyampaikan informasi kepada node koordinator maupun router. Node ini tidak dapat me-relay data dari perangkat lain dan memiliki mode sleep untuk menghemat energi baterai. Dalam sebuah jaringan bisa memiliki beberapa node End device. ZigBee memiliki empat topologi jaringan yaitu topologi Pair, Star, Mesh dan Cluster tree, yang diilustrasikan pada Gambar 3 (Faludi, 2010): a. Topologi Pair Jaringan sederhana terdiri dari dua radio atau node. Salah satu node harus menjadi koordinator sehingga jaringan dapat dibentuk. Sedangkan yang lain dapat di konfigurasi sebagai router atau End device. b. Topologi Star Pengaturan jaringan ini cukup sederhana. Sebuah node koordinator diletakkan di pusat dari topologi Star dan terhubung ke masing-masing node End device. Setiap pesan dalam sistem harus melalui node koordinator. Setiap node End device tidak berkomunikasi secara langsung. c.

d.

Topologi Cluster tree Tata letak topologi jaringan ini, node router bertindak sebagai backbone dan node End device membentuk suatu Cluster di setiap node router. Topologi ini tidak jauh berbeda dengan konfigurasi Mesh.

2.3

Arduino Uno Arduino (Arduino, 2013a) adalah sebuah board mikrokontroler yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroler; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Gambar 4 berikut ini adalah bentuk fisik Mikrokontroler Arduino Uno.

Gambar 4. Microcontroller Arduino Uno Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramannya sendiri yang berupa bahasa C.

Topologi Mesh 532


Software ini dapat diunduh melalui (Arduino, 2013b) dengan berbagai versi, untuk kemudian disesuaikan dengan sistem operasi pada komputer. Gambar 5 berikut ini merupakan software arduino yang digunakan untuk memudahkan pengontrolan pada Arduino.

ISSN: 2089-9813

3.2.1 a.

Perangkat Keras di Lapangan Sensor Cahaya, berfungsi mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda atau ruangan. b. KWH Meter, berfungsi monitoring pemakaian tarif listrik PLN. c. Sensor Suhu, berfungsi Mendeteksi gejala perubahan panas/ temperatur/ suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu d. Sensor Kelembapan, berfungsi mendeteksi kelembapan udara suatu ruangan. e. Sensor Gerak Passive Infra Red (PIR), berfungsi mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi gerakan tubuh manusia. f. Xbee Pro Module dan Shield, berfungsi penghubung antara node-node sensor menuju node koordinator. g. Arduino, berfungsi sebagai mikrokontroler atau processor yang diletakkan pada setiap node-node sensor dan koordinator. h. GSM/ GPRS Shield for Arduino, berfungsi memberikan message SMS atau Call ke mobile client. i. Ethernet Shield for Arduino, berfungsi menyediakan akses gateway internet atau intranet berupa IP Address di node Koordinator. j. Relay Shield for Arduino, berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan perangkat listrik di setiap node.

Gambar 5. Software Arduino IDE Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan ketika memprogram mikrokontroler di dalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.

3.2.2 Perangkat Lunak di Lapangan a. Software Arduino IDE 1.0.5-r2, berfungsi untuk memudahkan pengontrolan pada Arduino dan beberapa Shield for Arduino. b. Software X-CTU, berfungsi untuk konfigurasi module Xbee sebagai Koordinator, Router atau End Device.

3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Bahan Penelitian Semua bahan dan materi yang ada pada penelitian desain sistem wireless sensor and actuator network (WSAN) untuk monitoring pemakaian energi listrik & penghematan energi ini merupakan suatu model perancangan yang akan bermanfaat bagi masyarakat pengguna listrik serta bermanfaat juga bagi petugas PLN dalam akurasi pembacaan KWH Meter.

3.2.3 a.

b.

3.2.4 a.

3.2

Alat Penelitian Aplikasi smart home membutuhkan banyak komponen Perangkat Keras dan Lunak khusus. Komponen tersebut harus digabungkan sehingga dapat menghasilkan fungsi yang diinginkan. Perangkat tersebut akan terpasang di lapangan, server dan client.

b. 3.2.5 a.

533

Perangkat Keras di Server Switch Hub, berfungsi menghubungkan server ke jaringan Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN) melalui Ethernet Shield for Arduino. Komputer PC, berfungsi sebagai komputer server Perangkat Lunak di Server OS Windows, berfungsi sebagai sistem operasi menggunakan platform windows di Komputer PC Server. PHP dan MySQL, berfungsi sebagai web programming dan database server. Perangkat Keras di Client Mobile Client (Handphone), berfungsi sebagai penerima message SMS berupa


b. 3.2.6 a.

b.

nilai sensor yang dikirim melalui GSM/ GPRS Shield for Arduino secara periodik. Laptop/ Notebook, berfungsi untuk mengakses web browser di client. Perangkat Lunak di Client Web Browser, berfungsi untuk mengakses website di server di Notebook atau di mobile client yang support web browser. OS Windows, berfungsi sebagai sistem operasi menggunakan platform windows di Laptop/ Notebook.

ISSN: 2089-9813

MySQL digunakan sebagai database sedangkan PHP sebagai bahasa pemrograman dalam desain antarmuka sistem untuk proses pembacaan data sensor dan actuator di suatu ruangan dan menkontrol perangkat alat listrik. Pada Gambar 6 dapat dilihat beberapa fitur dan interaksi yang dapat dilakukan pengguna untuk aplikasi web ini.

3.3

Jalan Penelitian Jalan penelitian yang dilakukan meliputi pembuatan model desain sistem monitoring pemakaian dan penghematan energi berbasis wireless sensor and actuator network (WSAN) dengan metode Scheduling saat transmisi data dari node-node sensor ke node koordinator dan Scheduling pada setiap masing-masing node dengan pengaturan di module Real Time Clock (RTC) untuk penjadwalan kapan perangkat alat-alat listrik bisa diaktifkan atau dinon-aktifkan.

Gambar 6. Usecase perancangan web Flowchart pada Gambar 7 menunjukkan cara kerja sistem saat menggunakan metode Scheduling Node berdasarkan nilai waktu Real Time Clock (RTC). Di saat nilai waktu RTC menunjukkan jam 18.00 sampai dengan jam 5.30 maka perangkat alat listrik berupa Lampu Taman, Lampu Ruangan dan Air Conditioner (AC/ Pendingin Ruangan) akan menyala dengan diaktifkannya Relay dalam kondisi ON (Aktuator ON). Sedangkan di luar waktu jam 18.00 sampai dengan jam 5.30, maka perangkat alat listrik berupa Lampu Taman, Lampu Ruangan dan Air Conditioner (AC/ Pendingin Ruangan) akan padam dengan mengaktifkan Relay dalam kondisi OFF (Aktuator OFF).

4. ANALISIS DAN PERANCANGAN 4.1 Analisis Masalah dan Kebutuhan Sistem Pemakaian listrik bagi pengguna masih belum ada pengawasan sehingga besar kemungkinan terjadi pemborosan pemakaian energi listrik dan biaya pemakaian listrik menjadi bengkak baik di pengguna tarif rumah tangga, industri, bisnis, sosial dan pemerintah. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka diperlukan sebuah sistem yang dapat melakukan control terhadap pemakaian dan penghematan energi listrik. Sistem yang digunakan menerapkan teknologi Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN), dengan melakukan penyebaran sensor dan actuator pada berbagai perangkat listrik yang bersifat wireless (protokol Zigbee/ standar IEEE 802.15.4) di lingkungan smart-home. Metode penelitian ini menggunakan Scheduling Node dengan berdasarkan pengaturan nilai waktu Real Time Clock (RTC), maka perangkat alat-alat listrik bisa di aktifkan atau di non-aktifkan sesuai nilai waktu yang diberikan. Sedangkan metode Scheduling transmisi data dari node-node End Device ke Koordinator berdasarkan nilai waktu RTC, maka akan mengurangi terjadi collision data. Sehingga data setiap node berhasil diperoleh dari node End Device ke Koordinator tanpa terjadi kehilangan data. 4.2

Perancangan Basis Data Seluruh informasi data sensor dan actuator di lingkungan smart home akan ditampilkan pada antarmuka web dan disimpan dalam sebuah basis data MySQL. Perancangan basis data merupakan proses awal yang sangat penting, karena berisi informasi data sensor dan actuator yang akan disampaikan kepada pengguna.

Gambar 7. Flowchart Scheduling Node Sedangkan pada Gambar 8 menunjukkan cara kerja sistem saat menggunakan metode Scheduling Transmisi data dari node-node End Device ke Koordinator berdasarkan nilai waktu RTC, maka 534


akan mengurangi terjadi collision data. Node End Device ID pertama akan men-transmisi paket data pada detik pertama menuju node Koordinator, Sedangkan Node End Device ID kedua akan mentransmisi paket data pada detik kedua menuju node Koordinator. Begitupun node End Device ID ketiga dan keempat menyesuaikan nilai waktu RTC saat transmisi paket data ke node Koordinator. Saat mentransmisi data diperlukan sinkronisasi nilai waktu diantara masing node End Device dan Koordinator.

ISSN: 2089-9813

pemakaian KWH Meter Listrik. Sedangkan bagian Chart, menampilkan grafik nilai-nilai sensor dan pemakaian KWH Meter Listrik. Layout tampilan web ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Layout Dasar Antarmuka Web 4.4

Rancangan dan Cara Kerja Sistem Secara keseluruhan sistem dapat digambarkan seperti pada Gambar 11. Dari blok diagram tersebut menunjukkan sketsa perangkat keras pendukung sistem. Pada sistem menggunakan sekumpulan node-node sensor dan actuator yang tersebar dengan diletakkan pada beberapa ruangan atau perangkat listrik sehingga dapat men-sensing atau memonitor kondisi suatu ruangan atau mengendalikan perangkat listrik di suatu rumah. Hasil data pembacaan dari beberapa sensor tersebut akan diteruskan oleh modul Xbee sampai ke Koordinator dan dilanjutkan ke server untuk diolah nilai data sensor dan actuator dengan menyimpan data ke database MySQL. Setelah itu PHP Programming Web akan menampilkan data dari MySQL ke web browser. Sehingga bisa di akses melalui Smart Phone, Tablet dan Komputer.

Gambar 8. Flowchart Scheduling Transmisi Paket Data 4.3

Perancangan Antarmuka Pada Gambar 9 dapat di lihat rancangan dari tampilan antarmuka Login untuk user.

Gambar 9. Tampilan Login Web Perancangan interface web ini menggunakan PHP 5 dan CSS 3. Untuk layout dasar interface web ini terdiri dari header, menu, isi, Chart dan footer. Untuk bagian Isi menampilkan nilai dari sensor di setiap node-node End Device dan pembacaan Nilai 535


Gambar 11. Arsitektur Sistem

ISSN: 2089-9813

INDONESIA TERBOROS DI ASEAN. (2013, April 23). Retrieved April 23, 2013, from http://www.listrikindonesia.com/indonesia_terbo ros_di_asean_275.htm

5.

KESIMPULAN Pada pokok bahasan II, telah diuraikan mengenai beberapa hasil penelitian yang dapat dijadikan referensi penelitian dan telah dipublikasikan melalui jurnal internasional. Diharapkan penelitian ini dapat mengembangkan perancangan desain sistem untuk monitoring pemakaian dan penghematan energi listrik dengan penyebaran sensor dan actuator di setiap perangkat listrik suatu ruangan (indoor dan outdoor) pemilik rumah yang berbasis Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN) dengan menggunakan metode Scheduling Node dan Scheduling transmisi data. Bagi petugas penyedia listrik atau Perusahaan Listrik Negara (PLN) dapat dengan mudah memperoleh kevalidasian proses pembacaan KWH Meter di lapangan. Manfaat hasil akhir penelitian yang akan dilakukan dapat memberikan solusi untuk monitoring pemakaian dan penghematan energi listrik dan memberi informasi tentang status keadaan di suatu ruangan indoor atau outdoor kepada pengguna dalam bentuk Short Message Service (SMS) dan via web secara periodik yang berguna bagi masyarakat dan dapat berupa rekomendasi yang nantinya dapat berguna untuk perbaikan proses pembacaan KWH Meter bagi perusahaan penyedia listrik yaitu PT PLN (Persero) di masa mendatang.

Islam, K., Shen, W., & Wang, X. (2012). Security and privacy considerations for Wireless Sensor Networks in smart home environments (pp. 626– 633). Presented at the 2012 IEEE 16th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design (CSCWD).doi:10.1109/CSCWD.2012.6221884 Karl, H. (2007). Protocols and architectures for wireless sensor networks. Chichester, West Sussex, England; Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. Pensas, H., Valtonen, M., & Vanhala, J. (2011). Wireless Sensor Networks Energy Optimization Using User Location Information in Smart Homes (pp. 351–356). Presented at the 2011 International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA). doi:10.1109/BWCCA.2011.55

DAFTAR PUSTAKA

Pensas, H., & Vanhala, J. (2010). WSN Middleware for Existing Smart Homes (pp. 74–79). Presented at the 2010 Fourth International Conference on Sensor Technologies and Applications(SENSORCOMM).doi:10.1109/SE NSORCOMM.2010.18

Arduino. (2013a, May 24). Arduino Uno. Retrieved May 24, 2013, from http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

PT PLN (Persero) Listrik Untuk Kehidupan Yang Lebih Baik. (2013, April 23). Retrieved April 23, 2013, from http://www.pln.co.id/?p=49

Arduino. (2013b, May 24). Download the Arduino Software. Retrieved May 24, 2013, from http://www.arduino.cc/en/Main/Software

ZigBee. (2013, May 24). ZigBee. Retrieved May 26, 2013,from ttps://www.digi.com/technology/rfarticles/wireless-zigbee

Dargie, W., Poellabauer, C., & Wiley InterScience (Online service). (2010). Fundamentals of wireless sensor networks theory and practice. Chichester, West Sussex, U.K.; Hoboken, NJ: Wiley. Erwin, S., & Wirawan. (2010). Design of Home Automation System Based on WSN for Energy Management on Building. Surabaya, Indonesia. Faludi, R. (2010). Building wireless sensor networks with ZigBee, XBee, Arduino, and processing. United States of America: O’Reilly Media. Huiyong, W., Jingyang, W., & Min, H. (2013). Building a Smart Home System with WSN and Service Robot (pp. 353–356). Presented at the 2013 Fifth International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation(ICMTMA).doi:10.1109/ICMTMA.2 013.90

536

PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI JARINGAN SENSOR NIRKABEL

Recommend Documents